Szakmai Zárójelentés

Hasonló dokumentumok
Oligoszacharid-fehérje konjugátumok elöállítása OTKA ny.sz.: 35128

II. Szintézis és biológiai vizsgálatok

A természetben előforduló, β-mannozidos kötést tartalmazó szénhidrátok szintézise. doktori (PhD) értekezés. Debreceni Egyetem Debrecen, 2001.

CHO CH 2 H 2 H HO H H O H OH OH OH H

ZÁRÓJELENTÉS. OAc. COOMe. N Br

Név: Pontszám: / 3 pont. 1. feladat Adja meg a hiányzó vegyületek szerkezeti képletét!

Szerves Kémiai Problémamegoldó Verseny

szerotonin idegi mûködésben szerpet játszó vegyület

Név: Pontszám: 1. feladat (3 pont) Írjon példát olyan aminosav-párokra, amelyek részt vehetnek a következő kölcsönhatásokban

Zárójelentés a Sonogashira reakció vizsgálata című 48657sz. OTKA Posztdoktori pályázathoz. Novák Zoltán, PhD.

Versenyző rajtszáma: 1. feladat

1. feladat. Versenyző rajtszáma:

Bevezetés a biokémiába fogorvostan hallgatóknak Munkafüzet 4. hét

SZERVES KÉMIAI REAKCIÓEGYENLETEK

Véralvadásgátló hatású pentaszacharidszulfonsav származék szintézise

ALKOHOLOK ÉS SZÁRMAZÉKAIK

R-OH H + O H O H OH H O H H OH O H OH O H OH H H

A cukrok szerkezetkémiája

1. feladat (3 pont) Írjon példát olyan aminosav-párokra, amelyek részt vehetnek a következő kölcsönhatásokban

Szerves Kémiai Problémamegoldó Verseny

Májer Gábor (Témavezető: Dr. Borbás Anikó)

Szénhidrátok I. (Carbohydrates)

szabad bázis a szerves fázisban oldódik

Laboratóriumi technikus laboratóriumi technikus Drog és toxikológiai

A citoplazmában előforduló glikoprotein pentaszacharid szénhidrátrészének szintézise doktori (PhD) értekezés tézisei

R-OH H + O H O H OH H O H H OH O H OH O H OH H H

1. feladat. Versenyző rajtszáma: Mely vegyületek aromásak az alábbiak közül?

MEDICINÁLIS ALAPISMERETEK AZ ÉLŐ SZERVEZETEK KÉMIAI ÉPÍTŐKÖVEI A SZÉNHIDRÁTOK 1. kulcsszó cím: SZÉNHIDRÁTOK

Az elvégzett munka összefoglalása a munkatervben megadott témák szerint:

Szerves Kémiai Problémamegoldó Verseny

Aromás vegyületek II. 4. előadás

Szerves Kémia II. Dr. Patonay Tamás egyetemi tanár E 405 Tel:

OXOVEGYÜLETEK. Levezetés. Elnevezés O CH 2. O R C R' keton. O R C H aldehid. funkciós csoportok O. O CH oxocsoport karbonilcsoport formilcsoport

Osztályozó vizsgatételek. Kémia - 9. évfolyam - I. félév

SZABADALMI IGÉNYPONTOK. képlettel rendelkezik:

Curie Kémia Emlékverseny 10. évfolyam országos döntő 2018/2019. A feladatok megoldásához csak periódusos rendszer és zsebszámológép használható!

Szerves kémiai szintézismódszerek

Baktériumok immundetermináns oligoszacharidjainak szintézise

1. változat. 4. Jelöld meg azt az oxidot, melynek megfelelője a vas(iii)-hidroxid! A FeO; Б Fe 2 O 3 ; В OF 2 ; Г Fe 3 O 4.

6. Monoklór származékok száma, amelyek a propán klórozásával keletkeznek: A. kettő B. három C. négy D. öt E. egy

Biológiailag aktív cukor szulfátészterek analógjainak, cukorszulfonátoknak és cukor-metilén-szulfonátoknak szintézise.

SZAK: KÉMIA Általános és szervetlen kémia 1. A periódusos rendszer 14. csoportja. a) Írják le a csoport nemfémes elemeinek az elektronkonfigurációit

Megemlékezés Lipták András nemzetközileg elismert szénhidrátkémikusról

Nitrogéntartalmú szerves vegyületek. 6. előadás

KARBONSAVAK. A) Nyílt láncú telített monokarbonsavak (zsírsavak) O OH. karboxilcsoport. Példák. pl. metánsav, etánsav, propánsav...

KARBONSAV-SZÁRMAZÉKOK

6. változat. 3. Jelöld meg a nem molekuláris szerkezetű anyagot! A SO 2 ; Б C 6 H 12 O 6 ; В NaBr; Г CO 2.

A citoplazmában előforduló glikoprotein pentaszacharid szénhidrátrészének szintézise. doktori (PhD) értekezés. Szabó Zoltán

Helyettesített karbonsavak

O S O. a konfiguráció nem változik O C CH 3 O

4) 0,1 M koncentrációjú brómos oldat térfogata, amely elszínteleníthető 0,01 mól alkénnel: a) 0,05 L; b) 2 L; c) 0,2 L; d) 500 ml; e) 100 ml

CH 2 =CH-CH 2 -S-S-CH 2 -CH=CH 2

3. Előadás. Oligo- és poliszacharidok

Szabó Andrea. Ph.D. értekezés tézisei. Témavezető: Dr. Petneházy Imre Konzulens: Dr. Jászay M. Zsuzsa

Az antitrombotikus hatású idraparinux pentaszacharid új szintézise és szulfonsav tartalmú analogonjainak előállítása

Szabadalmi igénypontok

1. Egyetértek Professzor asszony azon véleményével, hogy sok esetben az ábrák tömörítése a

Arabinogalaktán-típusú oligoszacharid-sorozat szintézise

Zárójelentés a PD OTKA pályázathoz

Minta feladatsor. Az ion neve. Az ion képlete O 4. Szulfátion O 3. Alumíniumion S 2 CHH 3 COO. Króm(III)ion

A kutatás eredményei 1

Szénhidrogének III: Alkinok. 3. előadás

Szerves kémiai szintézismódszerek

β-dikarbonil-vegyületek szintetikus alkalmazásai

Glükoproteinek (GP) ELŐADÁSVÁZLAT ORVOSTANHALLGATÓK RÉSZÉRE

Új oxo-hidas vas(iii)komplexeket állítottunk elő az 1,4-di-(2 -piridil)aminoftalazin (1, PAP) ligandum felhasználásával. 1; PAP

Szemináriumi feladatok (alap) I. félév

Fémorganikus vegyületek

Szénhidrátkémiai kutatások bioinformatikai esetek. Dr. Harangi János DE, TTK, Biokémiai Tanszék

1. feladat (3 pont) Az 1,2-dibrómetán főként az anti-periplanáris konformációban létezik, így A C-Br dipólok kioltják egymást, a molekula apoláris.

Név: Dátum: Oktató: 1.)

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI- FELVÉTELI FELADATOK 2000

2. SZÉNSAVSZÁRMAZÉKOK. Szénsav: H 2 CO 3 Vízvesztéssel szén-dioxiddá alakul, a szén-dioxid a szénsav valódi anhidridje.

Cherepanova Maria. Szubsztituált ciszpentacin és nyíltláncú β 2,3 -aminosavak sztereoszelektív szintézisei oxidatív gyűrűnyitáson keresztül

R R C X C X R R X + C H R CH CH R H + BH 2 + Eliminációs reakciók

A felépítő és lebontó folyamatok. Biológiai alapismeretek

Tienamicin-analóg 2-izoxacefémvázas vegyületek sztereoszelektív szintézise

I. Bevezetés. II. Célkitűzések

4. változat. 2. Jelöld meg azt a részecskét, amely megőrzi az anyag összes kémiai tulajdonságait! A molekula; Б atom; В gyök; Г ion.

XX. OXIGÉNTARTALMÚ SZERVES VEGYÜLETEK

O 2 R-H 2 C-OH R-H 2 C-O-CH 2 -R R-HC=O

POSZTTRANSZLÁCIÓS MÓDOSÍTÁSOK: GLIKOZILÁLÁSOK

Bevezetés a biokémiába fogorvostan hallgatóknak

Sav bázis egyensúlyok vizes oldatban

Aromás: 1, 3, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 13, (14) Az azulén (14) szemiaromás rendszert alkot, mindkét választ (aromás, nem aromás) elfogadtuk.

IX. Szénhidrátok - (Polihidroxi-aldehidek és ketonok)

H H 2. ábra: A diazometán kötésszerkezete σ-kötések: fekete; π z -kötés: kék, π y -kötés: piros sp-hibrid magányos elektronpár: rózsaszín

Szerves kémia Fontosabb vegyülettípusok

Kémia fogorvostan hallgatóknak Munkafüzet 14. hét

KÉMIA FELVÉTELI DOLGOZAT

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI- FELVÉTELI FELADATOK 2001

2. melléklet a 4/2011. (I. 14.) VM rendelethez

3. Előadás. Oligo- és poliszacharidok

9. Szilárdfázisú szintézisek. oligopeptidek, oligonukleotidok

Elválasztástechnikai és bioinformatikai kutatások. Dr. Harangi János DE, TTK, Biokémiai Tanszék

7. évfolyam kémia osztályozó- és pótvizsga követelményei Témakörök: 1. Anyagok tulajdonságai és változásai (fizikai és kémiai változás) 2.

Biológiailag aktív cukor szulfátészterek analógjainak, cukor-szulfonátoknak és cukor-metilénszulfonátoknak

A Shigella sonnei lipopoliszacharidja O-specifikus szénhidrátlánca ismétlődő egységének szintézise

1. feladat Összesen: 8 pont. 2. feladat Összesen: 11 pont. 3. feladat Összesen: 7 pont. 4. feladat Összesen: 14 pont

Biológiailag aktív oligoszacharidok és analogonjaik szintézise

Átírás:

Szakmai Zárójelentés Baktériumok és glikoprotein antennák mannózt tartalmazó oligoszacharidjainak szintézise 1. -Mannozidos kötést tartalmazó bakteriális oligoszacharidok szintézise 1.1. Egy, a Bordetella pertussis sejtfalában lévő különleges építőelem szintézise 1.2. Salmonella baktériumokban előforduló oligoszacharidok előállítása 1.3. Neoglikoproteinek preparálása 2. ligo-mannóz típusú N-glikoprotein antennák komponenseinek előállítása 2.1. -Mannozidok előállítása 2.2. A core pentaszacharid szintézise glikozil-azid formájában 2.3. Mannozilezési reakciók vizsgálata 1. -Mannozidos kötést tartalmazó bakteriális oligoszacharidok szintézise 1.1. Egy, a Bordetella pertussis sejtfalában lévő különleges építőelem szintézise A Bordetella pertussis sejtfalában lévő terminális triszacharid szerkezete A bakteriális oligoszacharidok, neoglikoproteinek (mesterséges bakteriális antigének) előállítása már több évtizedes múltra tekint vissza a szénhidrátkémiában. Az ilyen jellegű munkák végcélja a vakcinálás, fertőző betegségek megelőzése. A vakcinálással kapcsolatos kutatásokat az életminőség javítása céljából a világ egyre nagyobb részén kiemelten kezelik. A Gram-negatív baktériumok sejtfalának külső membránjához a lipopoliszacharid kapcsolódik, mely a lipid A-t és egy poliszacharid komponenst tartalmaz. Utóbbi a core régióból és az -specifikus oldallánc ismétlődő oligoszacharid egységeiből áll. A Bordetella pertussis (a szamárköhögés kórokozója) ismétlődő egységei helyett egyetlen, az 1. ábrán látható, különleges szerkezetű triszacharid áll. AcNH CH CH3 MeNAc CRE 1. ábra A Bordetella pertussis lipopoliszacharidjának terminális triszacharid egysége

E triszacharid két különleges építőelemet is tartalmaz. A redukáló végen lévő fukóz származékot francia kollégák már előállították. Feladatunk volt a másik ritka bakteriális építőelem, a 2,3-diacetamido-2,3-didezoxi-D-mannuronsav preparálása -glikozid formájában. Ez utóbbi még manapság is a szénhidrátkémia legnehezebb feladatai közé tartozik. Mannuronsav származékok előállítása: A célvegyületet retroszintetikus terv alapján kívántuk előállítani. A mannuronsavak szintézisét a 2,3-diazido-2,3-didezoxi- -D-mannopiranozidokból szerettük volna megvalósítani. Ez utóbbiakat korábbi pályázatok támogatásával sikeresen preparáltuk (rganic Letters, 2, 2000, 1839-1842.) A diazido vegyületekből kiindulva a mannuronsavak előállítására két út kínálkozott: 1) Először kialakítjuk a karboxil csoportot, majd az azido funkciók redukciója és N-acetilezése következik; 2) Az acetamido csoportok kialakítása után oxidáljuk a primer alkoholos H csoportot. Először az 1) pontban leírt változatot kíséreltük meg. Ac Ac Me a Me 6 28 b, c MeC Ac Me d, e MeC Me 31 30 a) NaMe, MeH; b) TEMP, NaCl; c) Bu 4 NBr, MeI, CH 2 Cl 2 /H 2 ; d) Pd-hidroxid, H 2 ; e) MeH, Ac 2 2. ábra Mannuronsav vegyületek előállítása

Az 6 diazido származékot dezacetileztük. A terméket (28) TEMP oxidációval uronsavvá alakítottuk (29), melyet metilészterré konvertálás után (30) jó hozammal izoláltunk (2. ábra). A vegyület szerkezetét az NMR felvételek igazolták. Az azido csoportok katalitikus hidrogénezése, majd a diamin N-acetilezése gyakorlatilag kudarcba fulladt. A vékonyrétegkromatográfiában komoly detektálási problémák jelentkeztek, a számos termékből csak HPLC-vel sikerült igen szerény hozammal néhány mg diacetamido származékot (31) izolálni. Az 1 H NMR jól mutatta az acetamido funkciók jelenlétét, de azt is, hogy sajnos - acetilezés is történt. 28 a C Me b NaC Me 29 36 c NaC Me d NaC H 2 N NH 2 Me 38 37 a) TEMP, NaCl; b) NaH; c) Pd-hidroxid, H 2 ; d) MeH, Ac 2 3. ábra A célvegyület szintézise A tapasztalatokat leszűrve nyilvánvaló, hogy csak akkor juthatunk el a célvegyülethez, ha az uronsavat nem észteresítjük és nagyon körültekintően acetilezünk. A 28 diazido vegyületet ezért újra oxidáltuk (3. ábra). Egyszerű extrakciókkal elfogadható termeléssel nyertük a 29 uronsavat. Az NMR vizsgálatok igazolták az átalakítás sikerét, valamint azt, hogy a nyerstermék kevesebb, mint 5% szennyezést tartalmaz. NaH oldattal a 36 uronáthoz jutottunk, melyet liofilezés után etanolban palládium-hidroxid jelenlétében hidrogéneztünk ( 37). A VRK előhívására orcint használtunk. Az N-acetilezést metanolban, 0 o C-on, számított mennyiségű ecetsav-anhidriddel végeztük el. A terméket nátrium só formájában

Kieselgel oszlopon tisztítottuk (3. ábra). Az NMR felvételek igazolták, hogy sikerült a (38) célvegyületet előállítani. Me a vagy b, c Me 21 39 d Tr Bn Me e, f Me 41 40 g,h NaC Bn Me i NaC Me 42 38 a) PdC, H 2 ; b) 1,3-Propán-ditiol; c) Piridin, Ac 2 ; d) 60% AcH; e) Piridin, TrCl; f) Ba, Ba(H) 2, BnBr; g) Cr 3, H 2 S 4, CH 2 Cl 2 /Aceton; h) NaH; i) PdC, H 2 4. ábra A célvegyület szintézise egy másik úton

Ezután megpróbáltunk a másik reakcióúton is a 38 uronsavhoz eljutni (4. ábra). A 21 diazido származékot PdC jelenlétében hidrogénezéssel és 1,3-propán-ditiollal is sikeresen redukáltuk, majd piridin ecetsav-anhidriddel 2,3-diacetamido vegyületté (39) alakítottuk. A szerkezetigazolásban az NMR spektrumok újra nagyon informatívak voltak. A 39 vegyület acetál védőcsoportját enyhe savas hidrolízissel távolítottuk el és nyertük a metil-2,3- diacetamido-2,3-didezoxi- -D-mannopiranozidot (40). Sajnos, TEMP oxidációval nem sikerült célhoz érni, ezért megint a Jones oxidációt terveztük. Tritilezést követően a 4-H-t benzil csoporttal védtük ( 41). A körülmények megválasztásával ügyelni kellett arra, hogy lehetőleg N-benzilezés ne történjen. A 41 NMR spektrumai ezt igazolták is, különösen az 1 H felvétel, ahol az NH dublettek jól láthatók. Jones oxidáció után a nyersterméket nátriumuronáttá alakítottuk és Kieselgél oszlopon tisztítottuk. A spektrális adatok jó egyezésben voltak a remélt szerkezettel. A 42 4-benzil éter katalitikus hidrogénezése után az uronátot oszlopon tisztítottuk. A végtermék ( 38) fizikai állandói és spektrumai megegyeztek az előző úton előállított anyagéval. A kidolgozott reakcióutak reményt adnak arra nézve, hogy a 2,3-diacetamido-2,3- didezoxi-d-mannuronsavat oligoszacharidokba építve is elő tudjuk állítani -glikozidok formájában.

1.2. Salmonella baktériumokban előforduló oligoszacharidok előállítása A Gram-negatív baktériumok közé tartozó Salmonellák szerotípusai abban térnek el egymástól, hogy a lipopoliszacharidjukban lévő -specifikus oldallánc ismétlődő oligoszacharid egységei különböznek. A legtöbb species tartalmazza a következő lineáris szakaszt: )-D-Manp-(1 4)-L-Rhap-(1 3)-D-Galp-(1 A mannóz és ramnóz és anomerkonfigurációjú lehet, továbbá a mannóz és galaktóz egységen legtöbbször elágazásokat találunk. A hetvenes években számos ilyen oligoszacharidot szintetizáltunk. A szintetikus oligoszacharidokból készíthető diagnosztikumok, vakcinák manapság világszerte újra más elbírálás alá esnek, ezért modern szintézismódszerek bevetésével ismételten előállítottunk néhány építőelemet, melyek alkalmasak hídmolekulával ellátott "Salmonellás" oligoszacharid, majd neoglikoprotein előállítására. A Salmonellákban a -D-Manp-(1 4)- -L-Rhap és az -D-Manp-(1 4)- -L-Rhap diszacharid építőelemek is előfordulnak. Ezek preparálásához előállítottuk az etil-2,3-izopropilidén-1-tio- -L-ramnopiranozidot (ld. 5. ábra), mely ideális glikozil akceptor mannozilezési reakciókban. A megfelelő ortoészteren keresztül preparáltuk a 2--acetil-3,4,6- tri--benzil- -D-glükopiranozil-bromidot, mely kapcsolás után az "oxidáció-redukció" módszerrel -mannozidot adott. A ramnóz egység acetál csoportját észterre cserélve biztosítottuk a diszacharid blokkal történő glikozilezés tökéletes szelektivitását. A hídmolekulával (spacer-rel) ellátott, szelektíven védett galaktopiranozidot az általunk már korábban kidolgozott reakcióúton preparáltuk, majd a diszacharid tio-glikozidokkal reagáltatva nyertük a triszacharid ismétlődő egységet. A másik diszacharid blokkot szelektíven védett glükóz hatos helyzetéhez kapcsoltuk. A védőcsoportok eltávolítása után a glükóz szolgál majd spacerként a reduktív aminálás módszer segítségével. A szénhidráttartalom meghatározását MALDI-TF tömegspektrometriával végezzük el (ld. a következő fejezetben).

H Ac Ac 2 pir Ac 1 H Ac EtSH BF 3 Et 2 CH 2 Cl 2 Ac 2 SEt MeNa MeH Ac SEt 4 Me Me H Ac 3 Ac ptsa SEt 5 5. ábra Az etil-2,3--izopropilidén-1-tio- -L-ramnopiranozid szintézise L-Ramnózt acetileztünk, majd a peracetátot Lewis-sav (BF. 3 Et 2 ) katalizálta reakcióban etántiollal reagáltattuk száraz diklór-metánban argon atmoszférában. Ezután az acetil csoportokat Zemplén dezacilezéssel távolítottuk el. Aceton-dimetilacetállal p-toluolszulfonsav katalizátor jelenlétében izopropilidén csoportot alakítottunk ki. szlopkromatográfia segítségével izoláltuk az etil-2,3--izopropilidén-1-tio- -Lramnopiranozidot (5), mely a további szintézisek kulcsvegyülete volt.

1. 3. Neoglikoproteinek preparálása A Debreceni Egyetem TTK Biokémiai Tanszékén az elmúlt harminc évben számos bakteriális oligoszacharid szintézisét valósították meg. Ezek előállításának akkor van igazán értelme, ha az időigényes, komoly szakértelmet kívánó szintetikus munka után a terméket biológiai vizsgálatokhoz is felhasználják. Immunológiai szempontból az oligoszacharidok haptének, de makromolekuláris hordozóhoz kapcsolva antigénként funkcionálnak. A szintetikus oligoszacharidokból neoglikoproteinek, azaz "mesterséges bakteriális antigének" preparálhatók. Célunk az volt, hogy az irodalomból ismert módszerek áttekintése után olyan hídmolekulákat alkalmazzunk, melyek a Tanszéken rendelkezésre álló eszközökkel előállíthatók, valamint a neoglikoprotein szénhidráttartalma gyorsan és pontosan meghatározható legyen. A neoglikoproteinek (neoantigének) előállításának nehézségét az adja, hogy a szénhidrát és a hordozó közé hídmolekulát (spacer-t) kell beiktatni. Az oligoszacharidok kémiai szintézise még manapság is bonyolult feladat, ráadásul már a szintézis tervezésekor gondolni kell a megfelelő hídmolekula kiválasztására, mely segítségével enyhe reakciókörülmények között, az oligoszacharid és a hordozó bomlása nélkül lehet a neoglikoproteinhez jutni. A neoglikoproteinek preparálása szempontjából célszerű egyszerű, olcsó modellvegyületeken kidolgozni azokat az eljárásokat, melyeket a sokkal drágább szintetikus oligoszacharidokon is alkalmazni fogunk. Munkánk során modellvegyületeket használtunk, illetve néhány esetben a Tanszék szintetikus csoportja által már előállított oligoszacharidot is hordozóhoz kötöttünk. Hordozóként kizárólag borjú szérum albumint (BSA) használtunk, melynek szabad aminocsoportjait "céloztuk meg" a hídmolekula végén lévő funkciós csoporttal. A szénhidrátot minden esetben stabilis glikozidként hordozta a hídmolekula. A kísérleteinkben felhasznált glikozidokat a spacer végén lévő reaktív csoport minősége szerint három osztályba sorolhatjuk: 1) Karboxil-csoport, mely savamid kötést létesít az aminokkal. 2) Izotio-cianát, mely az aminokkal szubsztituált tio-karbamid származékot ad. 3) Aldehid, mely Schiff-bázist ad vizes közegben az aminokkal. Redukció után alkilezett aminhoz jutunk. Valamennyi esetben a szénhidrát és a hordozó között a hídmolekula segítségével stabilis kovalens kötést alakítottunk ki, így nem kell attól tartani, hogy a biológiai kísérletek során az előállított neoglikoprotein szerkezete megváltozna.

Savamid kötés kialakítása A hídmolekulából és a szénhidrátból kialakított glikozid a spacer végén szabad karboxil-csoportot, metoxi-karbonil-csoportot (tehát karbonsav metil-észtert), vagy aminocsoportot tartalmaz. Korábban számos ilyen típusú vegyületet állítottunk elő a Tanszéken és néhányat neoglikoproteinné alakítottunk. Ezek közül két glikozidot vizsgáltunk MALDI-TF tömegspektrometriával. A szénhidráttartalom (8.1% és 0.7%) igen jó egyezésben volt a korábban a fenol-kénsavas módszerrel meghatározott értékekkel. Sajnos, a DMF-ban készült konjugátumok vízben rosszul oldódtak, így hasonló módszerrel végrehajtott kísérleteket a továbbiakban nem tervezünk. Tiokarbamid kötés kialakítása A neoglikoproteinek előállításának igen gyakran alkalmazott módja a tiokarbamid kötés kialakítása. A szénhidrát p-nitro-fenil-glikozidját redukálják, a keletkező amint izotiocianáttá alakítják, ezt pedig vizes közegben a fehérje szabad amino-csoportjaival reagáltatják. Ilyenkor diszubsztituált tiokarbamid vegyületek keletkeznek. A Biokémiai Tanszék szintetikus csoportja korábban előállított néhány, a Mycobacterium avium 8-as szerovariáns sejtfalában található oligoszacharidot p-nitro-fenil-glikozidként. Izotio-cianáttá alakítás után az anyagokat híg nátrium-hidroxid oldatban (ph 8.0) kapcsoltuk a BSA-hoz. A reakcióelegyből a kis molekulatömegű szennyezéseket dialízissel távolítottuk el, majd liofilezéssel fehér habszerű anyagokhoz jutottunk. A mintákat MALDI-TF tömegspektrometriával vizsgáltuk. Ilyen körülmények között tíznél több szénhidrát egység vihető fel a fehérjére. A reakcióidő növelésével (2 nap 10 nap) pedig jelentősen emelhető a cukortartalom. A tiokarbamid kötéssel rendelkező neoglikoproteinekkel igen jó eredményeket értünk el, szinte tetszőleges mennyiségű szénhidrát vihető fel a hordozóra, azonban a hídmolekula aromás csoportja erősen immunogén. Reduktív alkilezés A neoglikoproteinek előállításának egyik legkíméletesebb módja a reduktív alkilezés. Ehhez olyan hídmolekulára van szükség, mely karbonil-csoportot tartalmaz a lánc végén. A megfelelő aldehidek előállítása azonban sokszor problematikus. Kivéve, ha egy oligoszacharidban "feláldozzuk" a redukáló véget. Cellobióz felhasználásával glükózt vittünk fel BSA-ra. Az adott körülmények között tehát a redukáló diszacharid egyik glükóz egységéből alakul ki a hídmolekula. A BSA-t és cellobiózt borát-pufferben oldottuk. Több részletben nátrium-ciano-borohidridet adtunk hozzá. 8 nap után dializáltuk 3-4 órán át. A dializált oldatot liofilizáltuk és egy laza habszerű

anyagot kaptunk, melynek szénhidráttartalmát MALDI-TF tömegspektrometriával határoztuk meg. Kipróbáltuk, hogy a cellobióz és a nátrium-ciano-borohidrid mennyiségét növelve tudjuk-e növelni a BSA-ra felkötődött szénhidrát mennyiségét. A cellobióz mennyiségének növelésével sikerült a glükóz tartalmat növelni. Nagyon nagy szénhidrát felesleggel azért nem kisérleteztünk, mert drága szintetikus oligoszacharidok esetében ezt úgysem alkalmazzák. Immunológiai szempontból a nagyon nagy szénhidráttartalom amúgy sem kívánatos. Eredményeink alapján arra a következtetésre jutottunk, hogy érdemes a drága, munkaigényes szintetikus oligoszacharidokat glükózhoz kapcsolni, majd az egyébként "értéktelen" glükóz redukáló véget "áldozzuk fel" a neoglikoprotein előállítása közben. A glükóz primer H csoportja (az H-6) a legalkalmasabb a szintetikus oligoszachariddal történő glikozilezésre, mert ez a legreaktívabb, ráadásul ekkor lesz a hídmolekula a lehető leghosszabb. Igy a fehérje nem fedi el az oligoszacharid haptént. Céljaink megvalósításához ily módon -(1 6) kötést tartalmazó gentiobiózzal is megismételtük a cellobiózzal leírt kísérleteket és hasonló jó eredményeket kaptunk. A MALDI-TF tömegspektrometriát igen alkalmasnak találtuk a neoglikoproteinek szénhidráttartalmának meghatározására. Ez a módszer gyorsabb és kevesebb anyagot igényel, mint a fotometriás eljárások. Szinte a mintaelőkészítés a leghosszabb, de egyben a legfontosabb művelet. A tömegspektrometriás adatok igen jó egyezést mutattak a néhány esetben fotometriás eljárással kapott cukortartalmakkal. Benzil-2,3,4-tri--benzil- -D-glükopiranozidot preparáltunk (mely a továbbiakban spacerként szolgál) és elkezdtük a szintetikus oligoszacharidok glükózhoz kapcsolását. 2. ligo-mannóz típusú N-glikoprotein antennák komponenseinek előállítása Az oligo-mannóz típusú N-glikoprotein antennák közül a 6. ábrán látható kiemelkedő fontosságú, hiszen valamennyi N-glikoprotein bioszintézisének közti terméke. Man( 1 2)-Man( 1 6) Man( 1 6) Man( 1 2)-Man( 1 3) Man( 1 4)-GlcNAc( 1 4)-GlcNAc Man( 1 2)-Man( 1 2)-Man( 1 3) 6. ábra Egy oligo-mannóz típusú N-glikoprotein glikánjának szerkezete

Az N-glikoprotein oligoszacharidok előállítása igen fontos feladat, mert természetes mintából megfelelő tisztaságú és mennyiségű anyagot izolálni nem lehet. A szintetikus anyag segítségével további biológiai vizsgálatok, konformációs analízisek végezhetők. A 6. ábrán látható undekaszacharid szintézisekor számos nehézséget kell legyőzni: 1) parciálisan szubsztituált mannóz vegyületek előállítása 2) a -mannozidos kötés kialakítása 3) megfelelő oligoszacharid szintézisblokkok preparálása 4) a szintézisblokkok összeillesztése 2. 1. -Mannozidok előállítása A -mannozidos kötés az "oxidáció-redukció", az "ulozil bromidos" és a glikálokból kiinduló módszerrel történő kialakításának is a -D-glikozid-2-ulózok a központi intermedierjei. Mindhárom eljárás sarkalatos pontja a karbonil funkció redukciójának sztereoszelektivitása, ami nagymértékben meghatározza a módszerek hatékonyságát. Célul tűztük ki, előző TKA pályázatunkban végzett kutatások folytatásaként, a -D-glikozid-2- ulózok, a nátrium- és tetrabutilammónium-borohidridnél nagyobb térkitőltésű tetrabutilammónium-mono- és tetrabutilammónium-triacetoxi-borohidridekkel történő redukcióinak vizsgálatát. Ezen kutatások a keto-funkció redukciója szetereoszelektivitásának további növelését, illetve a redukció mechanizmusának jobb megértését célozták. Az eredményeinket összefoglalva a következő megállapításokat tehetjük. 1. A monoacetoxi-borohidrid és a borohidrid alkalmazása változatos körülmények között is közel azonos sztereokémiai lefutású reakciókhoz vezet. 2. A triacetoxi-borohidriddel végzett karbonil redukciók 4,6--acetált tartalmazó diszacharid-ulózok esetében jó sztereoszelektivitással, míg 4,6--acetált nem tartalmazó diszacharid-ulóz esetében kiváló sztereoszelektivitással a nem várt glükoepimert szolgáltatja. 3. A diszacharid-ulózok esetében rendelkezésünkre áll olyan módszer, amely kiváló manno- és olyan, amely kiváló glüko-szelektivitást eredményez. Elméleti és gyakorlati szempontból is érdekes megvizsgálni az említett két teljesen eltérő sztereokémiai lefutást eredményező módszert a megfelelő -anomerek esetében is. Ezért célul tűztük ki, az -D-glikozid-2-ulózok borohidridekkel történő redukcióinak vizsgálatát. Elvégeztük az etil-(3,4,6-tri--benzil- -D-arabino-hexopiranozil-2-ulóz)-(1 4)-3,6-di-benzil-2-dezoxi-2-ftálimido-1-tio- -D-glükopiranozid preparálását és borohidridekkel történő redukcióját. A redukciót a szénhidrátkémiában szokásos módszerekkel, illetve a Tanszéken

kidolgozott módon, "aktivált DMS" jelenlétében hajtottuk végre. Valamennyi kísérletben a megfelelő glüko-epimert kaptuk főtermékként (glüko/manno arány 99:1 9:1). Megállapítottuk, hogy -D-glikozid-2-ulózok esetében érvényes az a törvény, hogy a glikozid-2-ulózok karbonil-redukciójának sztereoszelektivitását az anomer-szén konfigurációja szabja meg, azaz az -konfiguráció glüko-szelektivitást indukál. 1,2-cisz- - Glikozidokat elsősorban az ún. in situ anomerizációs stratégiával alakítanak ki, azonban a glikozilezési reakciók (különösen nem reaktív akceptorok esetén) sztereoszelektivitása és hozama messze van a kívánatostól. Az ilyen esetekben eredményesen alkalmazható az általunk kidolgozott eljárás, melynek során a kettes helyzetű résztvevő csoport segítségével jó hozammal és kiváló szelektivitással -glikozidot állítottunk elő, majd a 2' helyzetben lévő védőcsoport szelektív eltávolítása után a szekunder alkoholt ulózzá oxidáltuk és a kapott ulózt megfelelő körülmények között -glükoziddá redukáltuk. 2.2. A core pentaszacharid szintézise glikozil-azid formájában A core triszacharid (kitobióz és -mannozid, ld. 6. ábra) glikozil-azid szintézisét már korábban megvalósítottuk (J. Kerékgyártó és mtársai, Tetrahedron Lett., 39, 1998, 7189). A pentaszacharid (kitobióz és három mannóz egység) előállítását hasonló szintézis stratégiával 43 lépésben sikerült megvalósítani. A monoszacharid egységek benzil csoportjai lehetővé teszik, hogy az azid aminná alakítása után glikopeptideket preparáljunk. Ezirányú kísérleteink már folyamatban vannak. 2.3. Mannozilezési reakciók vizsgálata A magas mannóztartalmú N-glikoprotein antennák undekaszacharid glikán részének szintézisére törekedve a közelmúltban sütőélesztőből szemiszintetikus úton sikerült az undekaszacharid (1 2) kötéseket hordozó mannobióz és mannotrióz építőelemeit okta, illetve undeka-acetát formájában előállítani. (Z. Szurmai, L. Jánossy, Z. Szilágyi, K. Vékey, J. Carbohydr. Chem., 17, 1998, 417.). Ezek az építőelemek igen értékesek, hiszen az elmélet szerint a mannóz donorok akkor is -mannozidot adnak glikozilezési reakciókban, ha a kettes pozícióban nemrésztvevő csoportot tartalmaznak (ilyen szempontból egy monoszacharid egység is nemrésztvevő). A valóságban ki kell kísérletezni azokat a reakciókörülményeket, melyek jó szelektivitást adnak. A metil-3--benzil-4,6--benzilidén- -D-mannopiranozid

(A. Lipták, I. Czégény, J. Harangi, P. Nánási, Carbohydr. Res., 73, 1979, 327.), akceptorral dolgoztunk. 3,4,6-Tri--acetil-2--metil- és 4,6-di--acetil-3--benzil-2--metil- -Dmannopiranozil-bromid donorokat használtunk. A szemiszintetikus mannobiózt bromid, vagy imidát formájában alkalmaztuk. Az imidátot kivéve, valamennyi esetben -mannozidokat nyertünk.